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聚氨酯(PU)以其独特的分子结构及优良的性能被应用在众多领域中。考虑到溶剂型聚氨酯给环境带来巨大的压力,水性聚氨酯(WPU)应运成为发展的必要。但是未改性的水性聚氨酯材料在使用中依然存在较多问题,比如材料强度低、耐水性差等,极大地限制其使用范围。因此,为了获得满足使用的水性聚氨酯材料,向水性聚氨酯基体引入无机填料对其进行改性是切实可行的,该方法能提高聚氨酯材料综合性能。本文用有机蒙脱土(OMMT)和改性氧化石墨烯(FIGO)改性聚氨酯。首先用改进Hummers法对可膨胀石墨进行氧化并制得氧化石墨烯(GO),将制备的GO用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和三羟甲基丙烷(TMP)制备FIGO。利用傅里叶红外光谱仪对GO和FIGO进行表征。分别用FIGO和OMMT采用原位乳化法制备FIGO/WPU、FIGO/PVP/WPU和OMMT/WPU、OMMT/PVP/WPU复合乳液(为F/W、F/P/W、O/W、O/P/W)。研究FIGO与OMMT含量和PVP对复合乳液稳定性及复合材料力学性能、耐水性和热稳定性等性能的影响。扫描电镜(SEM)研究表明不同含量的填料在基体中的分散情况不同和PVP能增强基体和填料的结合强度且使填料分散均匀。热失重(TGA)表明,复合材料的热稳定性比纯WPU有所提升。两种改性填料均能提升复合材料的耐水性,相同含量的FIGO与OMMT复合材料,OMMT复合材料的阻水效果更明显。FIGO与OMMT均能提升复合材料的力学性能,其中F/W-4拉伸强度为43.48MPa,而O/W-4拉伸强度为41.34MPa,因此相同含量的FIGO与OMMT复合材料,FIGO复合材料力学性能的补强效果更佳。用PVP改性复合材料,研究PVP对复合材料的影响。结果表明:PVP能够促进乳液的稳定性和填料在基体中的分散;增加FIGO与OMMT和PU基体的结合强度;提升复合材料的断裂伸长率;硬度达到4H,附着力等级为0级。在此基础上,确定出FIGO复合材料与OMMT复合材料性能最佳的无机填料含量。依据此含量按比例设计FIGO/OMMT复配体系的制备与研究,由前面章节得知PVP能提升材料的拉伸强度、断裂伸长率、硬度及附着力等,因此本章节只考虑FIGO/OMMT/PVP/WPU复合材料(F/O/P/W)。与单组元填料复合乳液相比,制备的双组元填料复合材料乳液外观差异很大,其中F/O/P/W-2,2复合乳液综合性能最佳:乳液稳定性好且几乎无沉淀;双组元复合材料的拉伸强度比单组元的复合材料高,其中F/O/P/W-2,2复合材料的拉伸强度为51.27 MPa;耐水性得到极大的提高;热稳定性得到提升。由SEM可知双组元复合材料中填料被包覆在基体中,表明无机填料与基体有较高的结合强度。